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摘要：在电力工程中，输电线路工程体系的基础选型及优化至关重要，直接关系到线路的工程安全、造价和对环境的影响。铁塔基础的工程材料、机械、人力的投入以及建设工期，在整个输电线路工程施工中占有很大比重。线路基础构造与输电线路的稳定运行直接相关，因此从电力输电安全角度来讲，输电线路铁塔基础选型设计研究具有重要作用。基于此，文章就特高压输电线路基础选型与优化进行简要分析。
关键词：特高压；输电线路；基础选型
1.高压输电线路基础主要型式
输电线路铁塔的基础型式根据不同铁塔型式和荷载条件、沿线地形、工程地质条件以及施工和运输、经济性以及施工难易程度等因素综合确定。这些因素通常是基础型式选择中的考虑要点。根据工程实践经验，基础型式按其承载力的特性主要分为以下几类。
1.1开挖回填类基础
指埋置于预先挖好的基坑内并回填土夯实的基础。它以扰动后的回填土作为抗拔土体保持基础的上拔稳定，因而其抗拔性能不是理想的型式，此类基础的尺寸由其抗拔稳定性决定。由于具有施工简便的特点，在线路工程中应用较多，型式主要包括混凝土板式直柱基础和装配式基础。
1.2掏挖扩底类基础
以钢筋混凝土灌注于人工或机械掏挖的土胎内，它以原状土构成抗拔土体保持基础的上拔稳定，可以充分发挥原状土体的承载力高、变形小的特性，不仅具备良好的抗拔性能，而且具有较大的水平承载力，型式有全掏挖和半掏挖两种。
1.3岩石锚杆类基础
以细石混凝土和锚筋灌注于钻凿成型的岩孔内，钢筋混凝土和岩石作为共同体承担设计荷载，它具有较好的抗拔和抗压性能，但对岩石地基要求较高。
1.4钻孔灌注桩类基础
以专门的机具施工成孔，放入钢筋骨架并浇注混凝土的基础。各种基础型式，都有自身的特点和经济优势，要结合工程地质、交通等具体情况确定基础型式。
2.基础优化基本原则
铁塔基础优化，遵循以下总的原则：一是充分利用原状土地基力学特性的基础设计方案——原状土基础，如掏挖式基础、岩石基础、桩基础、螺旋钢锚基础等；二是尽量采用受力合理的基础设计方案——铁塔斜柱式基础；三是对特殊地基的处理符合环保要求。
基础尺寸的大小直接影响基础的工程量，而影响基础尺寸的因素又很多，因此，对不同类型铁塔基础应根据水文地质条件、基础作用力大小确定。
基础应尽量埋置于地下水位以上，如必须埋置在地下水位以下时，应采取有效地措施，以保证地基土在施工中不受扰动。
3.优化设计措施
架空送电线路基础在结构设计有别于高层建筑、桥梁，因此，大量的高层建筑、桥梁地基基础研究成果并不能在架空送电线路基础中广泛应用。
3.1斜柱基础与直柱基础的比选优化
（1）斜插式基础与直柱式基础相比，斜柱基础顺铁塔主材斜向方向，减少柱顶水平力和地基应力，其主柱和底板弯矩也相应减小，同时提高了基础的抗倾覆和稳定性。（2）斜插式基础可降低混凝土的用量，同时可降低钢筋的用量，其经济效益明显。（3）对耐张塔且作用力较大的基础，等截面斜柱基础较直柱而言可节省材料，降低造价。斜柱基础已经成为国内110Kv～500Kv线路中首选基础型式。
3.2基础埋深的优化
当地质条件较好时，应尽可能地达到最佳埋深，从而有效减小基础底板的尺寸，降低造价。①设计埋深等于最佳埋深时，基础在满足上拔和下压稳定的同时，在水平力的作用下，桩侧土的压应力等于地基的承载能力，此时为最佳状态。②当设计埋深超过最佳埋深时，基础主要受下压控制。③当设计埋深小于最佳埋深时，基础主要受上拔控制。基础的埋深优化需结合地基承载力，以使基础达到最佳的受力状态，这样的基础最为合理。
3.3铁塔与基础同时优化设计
这种设计方式主要以铁塔建设中使用的钢材数量最小为基本的目标，所以在设计的过程中要先计算出塔身的坡度，这样可以有效的提高铁塔的经济性，在对其进行优化设计过程中一定要将其和基础的设计有机的结合，一般来说将塔件的倾斜程度控制在主材开合脚允许的范围内，不然不仅会影响塔杆的稳定性，同时还会影响到钢材的使用量。
4.实例分析
在某输电线路铁塔基础工程中，广泛分布有软土层，且通过对线路沿线的地质情况进行勘察发现，其土层的物理指标如表1所示。
表1土层物理指标一览表
根据表1所示的土层物理指标，并结合前文所述的铁塔基础受力特征及据此所建立的目标函数，可确定将联合式铁塔基础应用在该工程中具有可行性。另据表1所列数据，该输电线路铁塔基础的持力层应选在第二层，即粉砂层，而据此便可确定铁塔基础的埋深和尺寸。
综合上述内容，与独立式铁塔基础相比，联合式铁塔基础具有整体性好和稳定性高的优点，同时根据这一地区软土层分布广泛且线路为中等荷载的条件，最终确定选择联合式铁塔基础。但在铁塔基础选型中，首先应算出基础的承载力及优选控制数值，联合式铁塔基础的承载力一般应小于设计值的4/5；其次，在软土层上，联合式铁塔基础的埋深较浅，则这一做法既可提高基础的排水效果，又可提高原地基表层原状土硬壳层在整个工程中的作用。另外，在软弱土层上，联合式铁塔基础易因内、外在因素的影响而出现沉降量累积。其中，在内在因素的影响下，铁塔基础易发生下列两种变形:一是由铁塔负载分布失衡引起的合理变形，其是一种合理的铁塔形态位移，且其会在时间的推进中不断趋于稳定；二是铁塔施工负载分布偏离设计分布所致的变形，一般从局部上来看，这种变形的危害较小，但从变形的累积效应而言，其将会严重威胁铁塔的安全。在外在因素的影响下，铁塔易发生如下变形:一是基础变形，即基础土壤在铁塔的重力压实作用下发生沉降；二是由风力因素、季节性地下水变化、周期性温度变化和地基构造不均等所致的地基沉降。据此，针对初次用到的铁塔基础，应先分析和计算其变形情况，应将其最大压力侧变形幅值控制在20mm以内，以免地基沉降变形引发局部开裂等质量问题。
总之，输电线路基础选型和优化对工程有着直接的影响，为了保证输电线路的可靠运行，应结合实际优化铁塔基础的选型设计，基础型式选用合理优化、降低造价，满足工期、环保等要求，提升设计水平以满足结构设计的要求。
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论文作者:鲁继生
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/8
标签：基础论文; 铁塔论文; 线路论文; 型式论文; 地基论文; 土层论文; 承载力论文; 《电力设备》2017年第11期论文;